RU161817U1

RU161817U1 - REINFORCED ANCHOR FASTENERS

Info

Publication number: RU161817U1
Application number: RU2015151609/03U
Authority: RU
Inventors: Антон Анатольевич Зубков; Анатолий Евгеньевич Зубков; Марина Сергеевна Мухамедъярова
Original assignee: Антон Анатольевич Зубков
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2016-05-10

Abstract

1. Усиленная анкерная крепь, содержащая полый цилиндрический стержень с продольной прорезью по всей длине под шпур, передним концом, выполненным в виде усеченного конуса, цилиндрическим концом с продольными прорезями и кольцом на нем, опорную плиту, установленную на стержень со стороны усеченного конуса перед кольцом, отличающаяся тем, что между опорной плитой и передним концом установлен армокаркас, образованный продольными и поперечными арматурными стержнями, соединенными между собой сваркой.2. Усиленная анкерная крепь по п. 1, отличающаяся тем, что внешний диаметр стержня выполнен в пределах 1,05…1,11 диаметра шпура.3. Усиленная анкерная крепь по п. 2, отличающаяся тем, что толщина стенки полого цилиндрического стержня выполнена в пределах 2,5…3,5 мм.4. Усиленная анкерная крепь по п. 2, отличающаяся тем, что диаметр переднего конца стержня выполнен в пределах 0,85…0,93 диаметра шпура.5. Усиленная анкерная крепь по п. 3, отличающаяся тем, что разность внешнего и внутреннего диаметров кольца больше двух толщин стенки стержня.6. Усиленная анкерная крепь по п. 5, отличающаяся тем, что диаметр отверстия в опорной плите выполнен в пределах 1,05…1,10 диаметра стержня анкера.7. Усиленная анкерная крепь по п. 3, отличающаяся тем, что между опорной плитой и передним концом установлен армокаркас, образованный продольными и поперечными переплетенными арматурными стержнями, соединенными между собой сваркой, с длиной 300…1100 мм и шагом 100…200 мм.8. Усиленная анкерная крепь по п. 7, отличающаяся тем, что арматурные стержни выполнены с диаметром от 8 до 14 мм.9. Усиленная анкерная крепь по п. 7, отличающаяся тем, что внешний габарит опорной плиты выполнен превышающим шаг армокаркаса в центральной части.1. Reinforced anchor support containing a hollow cylindrical rod with a longitudinal slot along the entire length under the hole, a front end made in the form of a truncated cone, a cylindrical end with longitudinal slots and a ring on it, a base plate mounted on the rod from the side of the truncated cone in front of the ring characterized in that between the base plate and the front end there is an armature frame formed by longitudinal and transverse reinforcing rods interconnected by welding. 2. Reinforced anchor support according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the rod is made in the range of 1.05 ... 1.11 diameter of the hole. 3. Reinforced anchor support according to claim 2, characterized in that the wall thickness of the hollow cylindrical rod is made within 2.5 ... 3.5 mm. 4. Reinforced anchor support according to claim 2, characterized in that the diameter of the front end of the rod is made in the range of 0.85 ... 0.93 of the diameter of the hole. 5. Reinforced anchor support according to claim 3, characterized in that the difference between the outer and inner diameters of the ring is greater than two core wall thicknesses. 6. Reinforced anchor support according to claim 5, characterized in that the diameter of the hole in the base plate is made in the range of 1.05 ... 1.10 diameter of the anchor rod. 7. Reinforced anchor support according to claim 3, characterized in that an armature frame is installed between the base plate and the front end, formed by longitudinal and transverse interlocking reinforcing bars, interconnected by welding, with a length of 300 ... 1100 mm and a pitch of 100 ... 200 mm. 8. Reinforced anchor support according to claim 7, characterized in that the reinforcing bars are made with a diameter of from 8 to 14 mm. 9. Reinforced anchor support according to claim 7, characterized in that the outer dimension of the base plate is made to exceed the pitch of the armature in the central part.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при креплении выработок трубчатыми анкерами фрикционного типа, с использованием штатного оборудования для бурения шпуров.The utility model relates to the mining industry and can be used when attaching workings with friction-type tube anchors using standard equipment for drilling holes.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известен анкер, включающий пустотелый стержень с замком, из продольно разрезанных стенок стержня и опорную плиту на выступающем конце. При этом стержень снабжен дополнительными замками, которые размещены вдоль него с интервалом друг от друга, при этом каждый последующий замок ориентирован в направлении выступающего конца стержня и выполнен с площадью разрезов меньше предыдущих (см. а.с. СССР №968439, E21D 21/00).Known anchor, including a hollow core with a lock, of longitudinally cut walls of the core and the base plate at the protruding end. The rod is equipped with additional locks that are placed along it at intervals from each other, with each subsequent lock oriented in the direction of the protruding end of the rod and made with a cut area smaller than the previous ones (see AS USSR No. 968439, E21D 21/00 )

Недостатком известного устройства является низкая надежность. Анкерная крепь фиксируется в скважине за счет того, что производится сжатие пустотелого стержня с последующей потерей устойчивости замков и их деформацией в продольном направлении. Однако при нагружении анкерной крепи слоем пород на участке расположенном между первым замком, от дна скважины, и опорной плитой происходит растяжение пустотелого стержня. Как следствие, замки, расположенные в пределах этого участка раскрываются, давление на стенки скважины снижается, появляется возможность движения слоя пород в направлении опорной плиты. Подвижность породы ведет к снижению надежности работы анкерной крепи.A disadvantage of the known device is its low reliability. Anchor support is fixed in the well due to the fact that the hollow core is compressed with the subsequent loss of stability of the locks and their deformation in the longitudinal direction. However, when loading the anchor lining with a layer of rock in the area located between the first castle, from the bottom of the well, and the base plate, the hollow core is stretched. As a result, the locks located within this section open, the pressure on the walls of the well decreases, it becomes possible to move the rock layer in the direction of the base plate. The mobility of the breed leads to a decrease in the reliability of the anchor support.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является анкерная крепь, содержащая пустотелый цилиндрический стержень, с размещенными вдоль него замками из продольно разрезанных стенок стержня, опорную плиту на цилиндрическом конце стержня, на котором за опорной плитой выполнен замок, с возможностью взаимодействия с ней, а замки на заглубленной части стержня выполнены с одной продольной прорезью и соединены между собой (см. ПМ РФ №95029, E21D 21/00). При этом продольные прорези замка, по длине стержня, выполнены по всей его длине, а между замком и опорной плитой установлено сплошное кольцо.The closest analogue to the claimed object is anchor support containing a hollow cylindrical rod, with locks placed along it from longitudinally cut walls of the rod, a base plate at the cylindrical end of the rod, on which a lock is made behind the base plate, with the possibility of interaction with it, and the locks on the recessed parts of the rod are made with one longitudinal slot and are interconnected (see PM of the Russian Federation No. 95029, E21D 21/00). In this case, the longitudinal slots of the lock, along the length of the rod, are made along its entire length, and a continuous ring is installed between the lock and the base plate.

Недостатком известного решения является сложность установки анкерной крепи в шпур, ведущая к снижению надежности установки. В начале процесса установки анкерная крепь представляет собой совокупность трех незакрепленных между собой деталей. На стержень надевается опорная плита и кольцо, при этом соединение происходит с зазором по номинальному размеру.A disadvantage of the known solution is the difficulty of installing anchor support in the hole, leading to a decrease in the reliability of the installation. At the beginning of the installation process, the anchor support is a combination of three parts not fixed to each other. A support plate and a ring are put on the rod, while the connection occurs with a gap in the nominal size.

Анкер устанавливается в шпур за счет воздействий ударника на его часть, выступающую за опорную плиту - замок. При малых углах наклона к горизонту возможно смещение кольца. При этом усложняется перевод замка в фиксирующее положение опорной плиты под воздействием ударника. Как следствие снижается надежность штатной установки анкера.The anchor is installed in the hole due to the impact of the hammer on its part, which protrudes beyond the base plate - the lock. At small angles of inclination to the horizon, a shift of the ring is possible. This complicates the translation of the lock in the locking position of the base plate under the influence of the hammer. As a result, the reliability of the standard installation of the anchor is reduced.

Кроме того, опорная плита имеет ограниченную поверхность контакта с поверхностью укрепляемой породой. Предварительная установка армирующей сетки на укрепляемую поверхность позволяет увеличить зону действия опорной плиты. Однако при возникновении горных ударов, нагрузка с армирующей сетки не передается на опорную плиту в силу малой жесткости сетки. В связи с этим анкер имеет ограниченное применение при укреплении выработок подвергаемых горным ударам.In addition, the base plate has a limited contact surface with the surface of the reinforced rock. Pre-installation of the reinforcing mesh on the surface to be reinforced allows you to increase the coverage area of the base plate. However, when mountain impacts occur, the load from the reinforcing mesh is not transferred to the base plate due to the low rigidity of the mesh. In this regard, the anchor is of limited use in strengthening the workings subjected to mountain impacts.

Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышение надежности установки анкерной крепи и расширение функциональных возможностей.The technical problem, which the utility model is aimed at, is to increase the reliability of the installation of anchor support and expand the functionality.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Техническая задача решается тем, что в известной анкерной крепи, содержащей полый цилиндрический стержень с продольной прорезью по всей длине, передним концом, выполненным в виде усеченного конуса, цилиндрическим концом, с продольными прорезями, и кольцом на нем, опорную плиту, устанавливаемую на стержень со стороны усеченного конуса перед кольцом, кольцо выполняется с разрезом, круглым поперечным сечением и соединено со стержнем сваркой. При этом параметры анкерной крепи выбираются исходя из соблюдения соотношения размеров:The technical problem is solved in that in the known anchor support containing a hollow cylindrical rod with a longitudinal slot along the entire length, the front end made in the form of a truncated cone, a cylindrical end with longitudinal slots, and a ring on it, a base plate mounted on a rod with the sides of the truncated cone in front of the ring, the ring is made with a cut, round cross section and is connected to the rod by welding. In this case, the parameters of the anchor lining are selected based on compliance with the aspect ratio:

- внешний диаметр стержня выполняется в пределах 1,05…1,11 диаметра шпура;- the outer diameter of the rod is within 1.05 ... 1.11 of the diameter of the hole;

- толщина стенки полого цилиндрического стержня выполняется в пределах 2,5…3 мм;- the wall thickness of the hollow cylindrical rod is within 2.5 ... 3 mm;

- диаметр переднего конца стержня выполняется в пределах 0,85…0,93 диаметра шпура;- the diameter of the front end of the rod is within 0.85 ... 0.93 of the diameter of the hole;

- разность внешнего и внутреннего диаметров кольца больше двух толщин стенки стержня;- the difference between the outer and inner diameters of the ring is greater than two thicknesses of the rod wall;

- диаметр отверстия в опорной плите выполняется в пределах 1,05…1,10 диаметра стержня;- the diameter of the holes in the base plate is within 1.05 ... 1.10 of the diameter of the rod;

Кроме того, между опорной плитой и передним концом устанавливается армокаркас образованный продольными и поперечными переплетенными арматурными стержнями, соединенными в точках контакта сваркой, с длиной 300…1100 мм и шагом 100…200 мм. При этом арматурные стержни выполнены с диаметром от 8 до 14 мм, а внешний габарит опорной плиты выполнен превышающим шаг армокаркаса в центральной части.In addition, between the base plate and the front end there is an armature frame formed by longitudinal and transverse interlocking reinforcing bars, connected at the contact points by welding, with a length of 300 ... 1100 mm and a pitch of 100 ... 200 mm. At the same time, reinforcing bars are made with a diameter of 8 to 14 mm, and the outer dimension of the base plate is made to exceed the arm frame pitch in the central part.

Краткое описание фигур чертежейBrief Description of the Drawings

Полезная модель поясняется изображениями.The utility model is illustrated by images.

На фиг. 1 представлена усиленная анкерная крепь перед установкой в шпур. На фиг. 2 изображен вид А с фиг. 1. На фиг. 3 - усиленная анкерная крепь установленная в шпур. На фиг. 4 - разрез цилиндрического конца стержня до его установки в шпур. На фиг. 5 - разрез цилиндрического конца стержня в процессе его установки в шпур. На фиг. 6 - разрез цилиндрического конца стержня в конце процесса установки стержня в шпур.In FIG. 1 shows reinforced anchor support before installation in a hole. In FIG. 2 is a view A of FIG. 1. In FIG. 3 - reinforced anchor lining installed in the hole. In FIG. 4 - section of the cylindrical end of the rod before it is installed in the hole. In FIG. 5 - section of the cylindrical end of the rod during installation in the hole. In FIG. 6 is a section through the cylindrical end of the rod at the end of the process of installing the rod in the hole.

Вариант осуществления полезной моделиUtility Model Embodiment

Усиленная анкерная крепь 1 содержит полый цилиндрический стержень 2, опорную плиту 3, армокаркас 4 (фиг. 1). Крепь 1 устанавливается в шпур 5 с диаметром - d_шп, и укрепляет поверхность выработки. По всей длине стержня 2 выполнена одна продольная прорезь 6.Reinforced anchor lining 1 contains a hollow cylindrical rod 2, a base plate 3, the armature 4 (Fig. 1). Shoring 1 is installed into the hole with a diameter of 5 - d _wn, and strengthens the surface generation. Along the entire length of the rod 2 is made one longitudinal slot 6.

Передний конец 7, стержня 2, выполнен в виде усеченного конуса с диаметром переднего конца - d_кон меньше диаметра шпура d_шп. При этом соблюдается соотношение d_кон=(0,85…0,93)d_шп. При таком соотношении передний конец 7 беспрепятственно вводится в шпур 5. Внешний диаметр стержня d_ст выполнен превышающим диаметр шпура d_шп в пределах от 1,05 d_шп, до 1,11 d_шп. Превышение диаметром стержня d_ст величины диаметра шпура d_шп обеспечивает его деформацию при установке в шпур 5, создание распределенного давления по поверхности контакта и силы трения достаточной для обеспечения несущей способности анкерной крепи 1 (фиг. 3). Деформация стержня 2 происходит без значительных усилий благодаря продольной прорези 6.The front end 7, the rod 2 is formed as a truncated cone with the diameter of the front end - d _con smaller hole diameter d _wn. In this case, the ratio d _con = (0.85 ... 0.93) d _sp . At this ratio the front end 7 is inserted freely into the hole 5. The outer diameter d of the rod is made _{of item} d greater than the diameter of the hole _spn range from 1.05 d _wn, _wn to 1.11 d. Excess rod diameter d _v the diameter d of the hole _wn provides its deformation during installation into the hole 5, the creation of a distributed pressure over the contact surface and the frictional force sufficient to ensure the bearing capacity of roof bolting 1 (FIG. 3). The deformation of the rod 2 occurs without significant effort due to the longitudinal slot 6.

На цилиндрическом конце 8, стержня 2, выполнены продольные прорези 9 разделяющие его на сектора 10 (фиг. 4). При установке усиленной анкерной крепи 1 в шпур 5, за счет действия специального пуансона 11 (фиг. 5) на сектора 10 формируются замки 12 (фиг. 6).At the cylindrical end 8, rod 2, there are longitudinal slots 9 dividing it into sectors 10 (Fig. 4). When installing reinforced anchor lining 1 in the hole 5, due to the action of a special punch 11 (Fig. 5) on the sectors 10, locks 12 are formed (Fig. 6).

Кроме того на цилиндрическом конце 8 установлено и приварено кольцо 13. Сварка 14 может выполняться сплошным или прерывистым швом, со стороны цилиндрического или конического конца. Это обеспечивает технологическую свободу при изготовлении усиленной анкерной крепи. Кольцо 13 имеет разрез 15, что обеспечивает его свободную установку на цилиндрическом конце 8. Поперечное сечение кольца 13 выполняется круглой формы (фиг. 4). Это позволяет упростить технологию его изготовления. Как правило, кольца выполняются путем навивки из проволоки круглого сечения. При этом разность внешнего - d_к1 и внутреннего диаметров - d_к2 кольца 13 больше двух толщин стенки стержня к (фиг. 4). При меньшей величине разности диаметров контактные напряжения, возникающие на поверхности сопряжения кольцо 13 - опорная плита 3, превышают допустимые, и происходит пластическая деформация поверхности кольца 13. Возникают концентраторы напряжений, снижается надежность узла.In addition, a ring 13 is installed and welded on the cylindrical end 8. Welding 14 can be performed by a continuous or intermittent seam from the side of the cylindrical or conical end. This provides technological freedom in the manufacture of reinforced anchor lining. The ring 13 has a cut 15, which ensures its free installation on the cylindrical end 8. The cross section of the ring 13 is circular in shape (Fig. 4). This allows us to simplify the technology of its manufacture. As a rule, rings are made by winding round wire. In this case, the difference between the outer - d _k1 and the inner diameters - d _{k2 of the} ring 13 is greater than two thicknesses of the core wall k (Fig. 4). With a smaller diameter difference, the contact stresses arising on the mating surface of the ring 13 - base plate 3 exceed the permissible ones, and plastic deformation of the surface of the ring 13 occurs. Stress concentrators arise, and the reliability of the assembly decreases.

Опорная плита 3 имеет прямоугольную форму с выпуклой полостью 16 и внешним габаритным размеров в (фиг. 2). В середине опорной плиты 3 выполняется отверстие с диаметром d_пл для пропуска стержня 2. При этом, диаметр d_пл выбирается из интервала d_пл=(1,05…1,1)d_ст. Это обеспечивает сводную установку опорной плиты 3 на стержне 2, с одной стороны и расчетное силовое взаимодействие ее с кольцом 13 после установки анкерной крепи 1 в шпур 5. При d_пл меньше 1,05 d_ст возможно заклинивание опорной плиты 3 на стержне 2. При d_пл больше 1,1 d_ст уменьшается площадь контакта: кольцо 13 - опорная плита 3. Это может привести к пробивке кольцом 13 отверстия в плите 3.The base plate 3 has a rectangular shape with a convex cavity 16 and an external overall dimension in (Fig. 2). In the middle of the base plate 3 there is a hole with a diameter d _PL for skipping the rod 2. Moreover, the diameter d _PL is selected from the interval d _PL = (1.05 ... 1.1) d _Art . This provides a consolidated installation of the base plate 3 on the rod 2, on the one hand, and its calculated force interaction with the ring 13 after installing the anchor support 1 in the hole 5. When d _{pl is} less than 1.05 d _article, it is possible to jam the base plate 3 on the rod 2. When d _PL more than 1.1 d _article decreases the contact area: ring 13 - base plate 3. This can lead to punching ring 13 holes in the plate 3.

Армокаркас 4 выполнен из продольных 17 и поперечных 18 арматур (фиг. 2). Длина арматурных стержней l_ст выбирается в пределах от 300 до 1100 мм. Арматурные стержни 17 и 18 выполняются переплетенными и соединенными между собой сваркой в точках контакта 19. Шаг установки арматуры t_ар в армокаркасе выполняется в пределах от 100 до 200 мм в зависимости от состояния укрепляемой породы выработки. Внешний габарит в опорной плиты 3 выполнен превышающим шаг армокаркаса 4 в центральной части t_{ap C} (фиг. 2). Таким образом габаритный размер опорной плиты 3 - принимается больше шага установки арматуры 17, 18 - t_{ap C} в центральной его части.Armoframe 4 is made of longitudinal 17 and transverse 18 reinforcement (Fig. 2). The length of the reinforcing bars l _article is selected in the range from 300 to 1100 mm. Reinforcing rods 17 and 18 are carried out interlaced and interconnected by welding at points of contact 19. The installation step of the reinforcement t _ar in the armature frame is carried out in the range from 100 to 200 mm, depending on the state of the reinforced rock of the mine. The outer dimension in the base plate 3 is made to exceed the pitch of the armoframe 4 in the central part t _{ap C} (Fig. 2). Thus, the overall size of the base plate 3 - is taken more than the installation step of the fittings 17, 18 - t _{ap C} in its central part.

Толщина стенки k принимается в диапазоне от 2,5 мм до 3,5 мм. Минимальные значения определяются из необходимости обеспечения прочности сварного шва 14, с одной стороны и обеспечения устойчивости при установке стержня 2 в шпур 5. Экспериментально было установлено, что при длине стержня 2 - 1200 мм и значениях k меньших, чем 2,5 мм происходила, в ряде случаев, потеря устойчивости стержня 2 и невозможность штатной установки. Выбор толщины стенки k больше 3,5 мм не целесообразен, т.к. в этом случае прочностные характеристики стержня 2 превышают минимально необходимые, но увеличивающаяся масса стержня усложняет его установку.The wall thickness k is taken in the range from 2.5 mm to 3.5 mm. The minimum values are determined from the need to ensure the strength of the weld 14, on the one hand, and to ensure stability when installing the rod 2 in the hole 5. It was experimentally established that when the length of the rod 2 - 1200 mm and values k less than 2.5 mm occurred in In some cases, the loss of stability of the rod 2 and the impossibility of a standard installation. The choice of wall thickness k greater than 3.5 mm is not advisable, because in this case, the strength characteristics of the rod 2 exceed the minimum required, but the increasing mass of the rod complicates its installation.

Установка анкера в шпур.Installing the anchor in the hole.

Стержень 2 укладывается на направляющие установщика. Через переднею коническую часть 7 на стержень 2 надевается опорная плита 3 и армокаркас 4.Rod 2 is laid on the guides of the installer. Through the front conical part 7, a support plate 3 and an arm frame 4 are put on the rod 2.

Передний конец 7 направляется в устье шпура 5 и вводится в него свободно, за счет того, что диаметр переднего конца 7 - d_кон меньше диаметра шпура d_шп. При этом, значение диаметра меньше 0,93 d_шп обеспечивает введение переднего конца 7 в шпур 5 без дополнительных сопротивлений, которые могут вызвать поперечные нагрузки в направляющих установщика. Выполнение d_кон превышающее величину 0,85 d_шп обеспечивает сохранение соосности шпура 5 и стержня 2 в пределах, исключающих появление неуравновешенных поперечных нагрузок, и обеспечивает повышение надежности введения стержня 2 в шпур 5.The front end 7 is directed to the mouth of the hole 5 and is introduced into it freely, due to the fact that the diameter of the front end 7 - d _con less than the diameter of the hole d _sp Moreover, the diameter value is less than 0.93 d _sp provides the introduction of the front end 7 into the hole 5 without additional resistance, which can cause lateral loads in the guides of the installer. Performing d _con exceeding the value of 0.85 d _sp ensures that the coaxiality of the borehole 5 and the rod 2 is maintained within the limits excluding the appearance of unbalanced lateral loads, and provides increased reliability of the introduction of the rod 2 into the borehole 5.

При введении цилиндрической части стержня 2 происходит его деформация с исходного диаметра d_ст до диаметра шпура - d_шп чему способствует продольная прорезь 6. При величине исходного диаметра стержня 2 больше величины 1,05 d_шп упругая деформация создает распределенную нагрузку и силу сцепления с поверхностью шпура (силу трения) достаточную для обеспечения регламентной несущей способности анкера (при длине 1200 мм и более). При величине d_ст меньшей, чем 1,05 d_шп величина упругой деформации стенок стержня будет недостаточной для создания удельного давления, достаточного для обеспечения несущей способности анкерной крепи 1, что не обеспечит надежного крепления.When administered to the cylindrical portion of the rod 2 with its deformation takes place of the original diameter d of the hole diameter to _Article - d _wn aided longitudinal slit 6. When the value of the original diameter of the rod 2 is greater than 1.05 d value _wn elastic deformation creates a distributed load and the strength of adhesion to the surface of the hole (friction force) sufficient to ensure the regulatory bearing capacity of the anchor (with a length of 1200 mm or more). When the value of d _article less than 1.05 d _{cp the} magnitude of the elastic deformation of the walls of the rod will be insufficient to create a specific pressure sufficient to ensure the bearing capacity of the anchor lining 1, which will not provide reliable fastening.

При значении d_ст больше чем 1,11 d_шп величина несущей способности анкерной крепи 1 резко уменьшалась, что обусловлено появлением остаточной (пластической) деформацией стенок стержня, и одновременном снижении упругой деформации. Соответственно снижается распределенная нагрузка на поверхности контакта: стержень 2 - шпур 5. Как следствие, надежность функционирования анкерной крепи 1 снижается.When the value of d _{article is} more than 1.11 d _{cp, the} value of the bearing capacity of the anchor lining 1 sharply decreased, which is due to the appearance of residual (plastic) deformation of the walls of the rod, and a simultaneous decrease in elastic deformation. Accordingly, the distributed load on the contact surface is reduced: the rod 2 is the hole 5. As a result, the reliability of the support 1 is reduced.

Данные соотношения получены в результате опытных испытаний образцов стержней 2 с толщиной стенки 2,5…3 мм (точность замера ±0,1 мм). Длина стержня в цилиндрической части 1300 мм. Длина стержня анкера регламентирована ГОСТ 31559-2012 - не менее 1200 мм.These ratios are obtained as a result of pilot tests of samples of rods 2 with a wall thickness of 2.5 ... 3 mm (measurement accuracy ± 0.1 mm). The length of the rod in the cylindrical part is 1300 mm. The length of the anchor rod is regulated by GOST 31559-2012 - at least 1200 mm.

В процессе установки стержня 2 в шпур 5 увеличивается сопротивление его движению. Пуансон 11 формирует из секторов 10 замки 12 охватывающий кольцо 13. Наличие сварки 14, соединяющей кольцо 13 со стержнем 2, обеспечивает формирование замка 12 в зоне его установки, что повышает надежность его формирования.In the process of installing the rod 2 in the hole 5, the resistance to its movement increases. The punch 11 forms from the sectors 10 locks 12 covering the ring 13. The presence of welding 14 connecting the ring 13 with the rod 2, provides the formation of the lock 12 in the area of its installation, which increases the reliability of its formation.

Установка армокаркаса 4 между опорной плитой 3 и передним концом 7 обеспечивает укрепление усиленной анкерной крепью 1, существенно большей поверхности выработки, чем поверхность опорной плиты 3. Это позволяет расширить функциональные возможности усиленной анкерной крепи 1, т.к. в этом случае исключается необходимость установки дополнительной сетки. Исключается трудоемкая операция, выполняемая после монтажа анкерной крепи 1 и заключающаяся в навешивании армирующей сетки. Таким образом, установка усиленной анкерной крепи 1 позволяет совмещать две технологические операции, что расширяет ее возможности функционирования.The installation of reinforcing cage 4 between the base plate 3 and the front end 7 provides reinforcing reinforced anchor support 1, a significantly larger working surface than the surface of the base plate 3. This allows you to expand the functionality of reinforced anchor support 1, because in this case, the need to install an additional mesh is eliminated. The time-consuming operation performed after installation of the anchor support 1 and consisting in hanging the reinforcing mesh is excluded. Thus, the installation of reinforced anchor lining 1 allows you to combine two technological operations, which expands its functionality.

Через армокаркас 4 нагрузка от укрепляемой породы передается на опорную плиту 3. Далее с опорной плиты 3 нагрузка передается на стержень 2 через кольцо 13, удерживаемое от смещения за счет сварки 14 и сформированного замка 12. Дублированная фиксация положения опорной плиты 3 на стержне 2 обеспечивает повышение надежность ее крепления.Through the armature frame 4, the load from the rock being strengthened is transferred to the base plate 3. Then, from the base plate 3, the load is transmitted to the rod 2 through the ring 13, which is kept from displacement due to welding 14 and the formed lock 12. The duplicated fixation of the position of the base plate 3 on the rod 2 provides an increase reliability of its fastening.

Разность диаметров кольца 13 d_к1-d_к2 принимается больше двух толщин стенки стержня k. При величине стенки 2,5 мм это 5 и более мм, при толщине 3 мм не менее 6 мм. При меньшей величине разности диаметров кольца 13 величина катета сварного шва 14 не может быть выполнена равнопрочной толщине стенки стержня 2, что приведет к снижению прочности соединения: кольцо 13 - стержень 2.The difference in the diameters of the ring 13 d _k1 -d _{k2 is} taken to be more than two wall thicknesses of the rod k. With a wall size of 2.5 mm it is 5 mm or more, with a thickness of 3 mm not less than 6 mm. With a smaller value of the difference between the diameters of the ring 13, the size of the leg of the weld 14 cannot be made equal to the thickness of the wall of the rod 2, which will lead to a decrease in the strength of the connection: ring 13 - rod 2.

Выбор диаметра отверстия в плите основан на результатах экспериментальных исследования. При d_пл меньшей чем 1,05 d_ст в процессе установки происходит негативное силовое воздействие края отверстия плиты на сварной шов 14. Частичная деформация сварного шва 14 снижает величину катета шва и его нагрузочную способность, что ведет к снижению надежности функционирования.The choice of the diameter of the hole in the plate is based on the results of experimental studies. When d _PL less than 1.05 d _article during installation, there is a negative force effect of the edge of the plate opening on the weld 14. Partial deformation of the weld 14 reduces the size of the weld leg and its load capacity, which reduces the reliability of operation.

При величине d_пл больше чем 1,1 d_ст нарушается соосность оси опорной плиты 3 и стержня 2. Происходит смещение опорной плиты 3 и неравномерная нагрузка кольца 13 по его периметру. Уменьшается площадь контакта: кольцо 13 - опорная плита 3, что ведет к снижению нагрузочной способности.When the value of d _PL more than 1.1 d _article violated the alignment of the axis of the base plate 3 and the rod 2. There is a displacement of the base plate 3 and the uneven load of the ring 13 around its perimeter. The contact area is reduced: ring 13 - base plate 3, which leads to a reduction in load capacity.

Таким образом, выбор d_пл в интервале 1,05 d_ст до 1,1 d_ст обеспечивает повышение надежности функционирования усиленной анкерной крепи 1.Thus, the choice of d _PL in the range of 1.05 d _article to 1.1 d _article provides increased reliability of the operation of reinforced anchor lining 1.

Жесткость и нагрузочная способность армокаркаса 4 обеспечивается продольными 17 и поперечными 18 арматурными стержнями, переплетенными между собой. Переплетение позволяет снять нагрузку, передаваемую с укрепляемой поверхности на сварные швы 19, соединяющие арматурные стержни 17 и 18 между собой. После переплетения контакт продольных арматурных стержней 17 со смежными поперечными арматурными стержнями 18 осуществляется с противоположных сторон. Это повышает надежность работы армокаркаса 4. При этом сварные швы 19 необходимы только для фиксации взаимного положения арматурных стержней 17 и 18 в исходном положении и в процессе установки.The stiffness and load capacity of the reinforcement cage 4 is provided by longitudinal 17 and transverse 18 reinforcing bars intertwined. The interlacing allows you to remove the load transmitted from the reinforced surface to the welds 19, connecting the reinforcing bars 17 and 18 with each other. After weaving, the contact of the longitudinal reinforcing bars 17 with adjacent transverse reinforcing bars 18 is carried out from opposite sides. This increases the reliability of the armature 4. In this case, the welds 19 are necessary only for fixing the relative position of the reinforcing bars 17 and 18 in the initial position and during installation.

Шаг t_ар между параллельными арматурными стержнями 17 и 18 выбирается в интервале от 100 до 200 мм (фиг. 2). Расстояние менее 100 мм выполнять не целесообразно, т.к. размеры кусков вываливаемой породы на рудных месторождениях превышают 100 мм. Верхний предел - 300 мм определен из условия безопасной эксплуатации армокаркаса 4 без дополнительных мероприятий типа - набрызг бетонного укрепления.The pitch t _ar between the parallel reinforcing bars 17 and 18 is selected in the range from 100 to 200 mm (Fig. 2). A distance of less than 100 mm is not advisable, because the size of pieces of dumped rock in ore deposits exceeds 100 mm. The upper limit of 300 mm is determined from the condition of safe operation of the armoframe 4 without additional measures such as spraying concrete reinforcement.

В центральной части армакоркас 4 имеет размер между арматурными стержнями t_{ap C} не более внешнего габарита опорной плиты в, как правило, 150 мм, т.к. опорная плита выполняется традиционно в пределах 200 мм. При превышении шага амокаркаса 4 в центральной части более размера в, опорная плита 3 не обеспечит поджим армокаркаса 4 к укрепляемой поверхности, что приведет к ненадежному функционированию усиленной анкерной крепи 1.In the central part, the armor casing 4 has a dimension between the reinforcing bars t _{ap C of} not more than the external dimension of the base plate, usually 150 mm, because the base plate is traditionally made within 200 mm. If the step of the amokarkas 4 in the central part is exceeded by a size larger than c, the base plate 3 will not provide a pressing of the armokarkas 4 to the surface to be strengthened, which will lead to unreliable functioning of the reinforced anchor support 1.

Минимальная длина l_ст арматурных стержней 17, 18 в 300 мм обеспечивает отсутствие вывала укрепляемой поверхности превышающей поверхность опорной плиты 3. Меньшие значения длин стержней не эффективны, т.к укрепление обеспечивается только опорной плитой 3.The minimum length l _{st of} reinforcing bars 17, 18 of 300 mm ensures that there is no collapse of the surface to be reinforced that exceeds the surface of the base plate 3. Smaller values of the lengths of the bars are not effective, since the reinforcement is provided only by the base plate 3.

Величина длин арматурных стержней в 1100 мм определена экспериментально. При больших, чем 1100 мм длинах арматурных стержней 17, 18 не обеспечивается плотное прилегание стержней по всей длине к укрепляемой поверхности, что приводит к отделению ее фрагментов.The length of the reinforcing bars of 1100 mm was determined experimentally. With greater than 1100 mm lengths of the reinforcing bars 17, 18, a tight fit of the bars along the entire length to the surface to be strengthened is not ensured, which leads to the separation of its fragments.

Таким образом, длина арматурных стержней 17, 18, выбираемая в диапазоне от 300 мм до 1100 мм, обеспечивает рациональное использование материала стержней и надежность укрепления поверхности выработки.Thus, the length of the reinforcing rods 17, 18, selected in the range from 300 mm to 1100 mm, ensures the rational use of the material of the rods and the reliability of strengthening the working surface.

Каждое из положений формулы полезной модели обеспечивает достижение поставленной технической задачи - надежности установки анкерной крепи и расширение функциональных возможностей.Each of the provisions of the utility model formula ensures the achievement of the assigned technical task - the reliability of the installation of anchor support and the expansion of functionality.

Защищаемые соотношения параметров получены экспериментально, исходя из условия обеспечения несущей способности анкерной крепи определенной ГОСТ 31559-2012 и составляющей не менее 50 кН.Protected ratios of the parameters were obtained experimentally, based on the conditions for ensuring the bearing capacity of the anchor support defined by GOST 31559-2012 and at least 50 kN.

Наиболее эффективными в работе проявили себя арматурные стержни 17, 18 диаметром d_ap от 8 до 14 мм. Меньшие значения 8…10 мм использовались при длине стержней до 600 мм. Большие значения диаметров - 12…14 мм при длине арматурных стержней от 600 до 1100 мм.The most effective reinforcing bars 17, 18 with a diameter of d _ap from 8 to 14 mm proved to be most effective. Smaller values of 8 ... 10 mm were used for rod lengths up to 600 mm. Large diameters - 12 ... 14 mm with a length of reinforcing bars from 600 to 1100 mm.

В таблице 1 представлены результаты экспериментальных исследований, на основании которых получены защищаемые соотношения параметров. Отражены численные значения параметров, при которых несущая способность составляла обязательные 50 кН, при длине цилиндрической части равной 1,3 м. Испытания анкеров производилась на шахтах ОАО «Учалинский ГОК». Создание осевого усилия на анкеры обеспечивалось штанговыдергивателем ПКА-3.Table 1 presents the results of experimental studies, on the basis of which the protected ratios of the parameters are obtained. The numerical values of the parameters are reflected, at which the bearing capacity was mandatory 50 kN, with a length of the cylindrical part equal to 1.3 m. Anchors were tested at the mines of Uchalinsky GOK OJSC. The creation of axial force on the anchors was provided by the PKA-3 rod-extractor.

При составлении таблицы в качестве базового параметра принимался диаметр шпура, варьируемыми параметрами были внешний диаметр стержня, диаметр конуса. Толщина стенки стержня 2 была фиксированная 2,5, 3 и 3,5 мм. Допуски на размеры составили ±0,1 мм. Меньшие из полученных значений (представленных в табл. 1) соответствуют толщине стенки 3 мм, большие при толщине стенки 2,5 мм.When compiling the table, the diameter of the borehole was taken as the basic parameter, the external diameter of the rod, and the diameter of the cone were variable parameters. The wall thickness of rod 2 was fixed at 2.5, 3, and 3.5 mm. Dimensional tolerances were ± 0.1 mm. The smallest of the obtained values (presented in Table 1) correspond to a wall thickness of 3 mm, large ones with a wall thickness of 2.5 mm.

Выполнение толщин стенки больше 3,5 мм не целесообразно, т.к. прочностные характеристики, на разрыв стержня анкера, даже при 2,5 мм значительно превышают регламентную несущую способность в 50 кН.Performing wall thicknesses greater than 3.5 mm is not advisable, because strength characteristics, for breaking the anchor rod, even at 2.5 mm, significantly exceed the regulatory bearing capacity of 50 kN.

В свою очередь толщина стенки стержня не может быть меньше 2,5 мм исходя из обеспечения стойкости стержня в течение расчетного срока, при условии воздействия агрессивных шахтных вод. Кроме того, при меньших значениях возможна потеря устойчивости в процессе установки анкерной крепи 1.In turn, the wall thickness of the rod cannot be less than 2.5 mm, based on ensuring the stability of the rod during the estimated period, subject to the influence of aggressive mine water. In addition, at lower values, a loss of stability during installation of the anchor support 1 is possible.

Claims

1. Reinforced anchor support containing a hollow cylindrical rod with a longitudinal slot along the entire length under the hole, a front end made in the form of a truncated cone, a cylindrical end with longitudinal slots and a ring on it, a base plate mounted on the rod from the side of the truncated cone in front of the ring characterized in that between the base plate and the front end there is an armature frame formed by longitudinal and transverse reinforcing bars interconnected by welding.

2. Reinforced anchor support according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the rod is made in the range of 1.05 ... 1.11 diameter of the hole.

3. Reinforced anchor support according to claim 2, characterized in that the wall thickness of the hollow cylindrical rod is made within 2.5 ... 3.5 mm.

4. Reinforced anchor support according to claim 2, characterized in that the diameter of the front end of the rod is made in the range of 0.85 ... 0.93 of the diameter of the hole.

5. Reinforced anchor support according to claim 3, characterized in that the difference between the outer and inner diameters of the ring is more than two wall thicknesses of the rod.

6. Reinforced anchor support according to claim 5, characterized in that the diameter of the hole in the base plate is made in the range of 1.05 ... 1.10 diameter of the anchor rod.

7. Reinforced anchor support according to claim 3, characterized in that an armature frame is installed between the base plate and the front end, formed by longitudinal and transverse intertwined reinforcing bars, interconnected by welding, with a length of 300 ... 1100 mm and a pitch of 100 ... 200 mm.

8. Reinforced anchor support according to claim 7, characterized in that the reinforcing bars are made with a diameter of from 8 to 14 mm.

9. Reinforced anchor support according to claim 7, characterized in that the outer dimension of the base plate is made to exceed the arm frame pitch in the central part.